專利名稱：磁懸浮軌道自動檢測傳感器布置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種傳感器布置方法，特別是一種磁懸浮軌道自動檢測傳感器布置方法，用于磁懸浮軌道動態(tài)檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高速行駛的磁浮列車能夠正常運(yùn)行是由固定在高架軌道梁兩側(cè)的功能件實(shí)現(xiàn)磁浮導(dǎo)向和動力牽引。由于功能件是分段制造，在軌道梁上相互頭尾相接連續(xù)安裝，相鄰功能件的幾何偏差超過限值則將對磁浮列車的導(dǎo)向系統(tǒng)造成損害，從而可能造成重大的安全事故。因此有必要定期對功能件的形位誤差進(jìn)行檢測。磁懸浮軌道的功能件的三個面，即滑行面、導(dǎo)向面和定子面，均需要保證高精度的平整。而且整體形位誤差是由逐段相鄰的功能件形位誤差累積而成，因此測量必須針對相鄰功能件的三個面同時進(jìn)行，這比單面的公路平整度檢測和一般的鐵軌平順性檢測復(fù)雜得多。而且數(shù)十公里的磁浮軌道檢測必須有故障定位裝置，這在傳感器的布置中也不容忽視。磁懸浮軌道與一般鐵軌的結(jié)構(gòu)不同，因此，對于磁懸浮軌道檢測，傳感器的布置方案必須依據(jù)磁懸浮軌道的結(jié)構(gòu)而專門設(shè)計。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利號為02113465，名稱為“軌道狀態(tài)檢測裝置”，該專利將一個加速度傳感器固定在機(jī)車的輪軸軸箱上，采集超限的加速度信息，以此判斷軌道的不平順。而在磁懸浮檢測中，為了提高精度，采用位移傳感器。而且，磁懸浮軌道的三個面的平整度都需要檢測，則至少有兩個面的傳感器無法通過固定在輪軸軸箱上解決。因此，該類裝置無法在磁懸浮軌道檢測中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種磁懸浮軌道自動檢測傳感器布置方法，使其適于車載快速、高精度的檢測，可以測量磁懸浮軌道的偏移量、坡度值、表面扭轉(zhuǎn)量、鉗距和軌距，具有簡單實(shí)用、精度高、效率高的特點(diǎn)。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明將26個高精度位移傳感器和2個觸發(fā)傳感器固定安裝在“凹”型測量架上，“凹”型測量架左右對稱，每邊有三個面，分別為滑行面測量架、導(dǎo)向面測量架和定子面測量架。左、右側(cè)滑行面測量架各布置4個位移傳感器，左、右側(cè)定子面測量架各布置4個位移傳感器和1個觸發(fā)傳感器，左、右側(cè)導(dǎo)向面測量架各布置5個位移傳感器?！鞍肌毙蜏y量架通過帶減振元件的螺栓孔與測量車輛的車架固聯(lián)。這樣，隨著車輛的行駛，車載檢測系統(tǒng)可全程檢測軌道，根據(jù)各傳感器的數(shù)據(jù)計算得到磁懸浮軌道功能件的偏移量、坡度值、表面扭轉(zhuǎn)量、鉗距和軌距。
以下對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明1、所述的左、右側(cè)定子面測量架各布置4個位移傳感器和1個觸發(fā)傳感器，具體如下左側(cè)定子面前遠(yuǎn)隙位移傳感器、左側(cè)定子面前近隙位移傳感器、左側(cè)定子面后近隙位移傳感器和左側(cè)定子面后遠(yuǎn)隙位移傳感器固定在“凹”型測量架的左側(cè)定子面測量架上，在水平方向安裝齊平，左側(cè)觸發(fā)傳感器也固定在“凹”型測量架的左側(cè)定子面測量架上；右側(cè)定子面前遠(yuǎn)隙位移傳感器、右側(cè)定子面前近隙位移傳感器、右側(cè)定子面后近隙位移傳感器和右側(cè)定子面后遠(yuǎn)隙位移傳感器固定安裝在“凹”型測量架的右側(cè)定子面測量架上，在水平方向安裝齊平，右側(cè)觸發(fā)傳感器也固定安裝在“凹”型測量架的右側(cè)定子面測量架上。
2、所述的左、右側(cè)導(dǎo)向面測量架各布置5個位移傳感器，具體如下左側(cè)導(dǎo)向面前遠(yuǎn)隙位移傳感器、左側(cè)導(dǎo)向面前近隙位移傳感器、左側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器、左側(cè)導(dǎo)向面后遠(yuǎn)隙位移傳感器、左側(cè)導(dǎo)向扭轉(zhuǎn)位移傳感器固定安裝在“凹”型測量架的左側(cè)導(dǎo)向面測量架上，左側(cè)導(dǎo)向面前遠(yuǎn)隙位移傳感器、左側(cè)導(dǎo)向面前近隙位移傳感器、左側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器和左側(cè)導(dǎo)向面后遠(yuǎn)隙位移傳感器在水平方向安裝齊平，左側(cè)導(dǎo)向扭轉(zhuǎn)位移傳感器與左側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器在豎直方向安裝齊平；右側(cè)導(dǎo)向面前遠(yuǎn)隙位移傳感器、右側(cè)導(dǎo)向面前近隙位移傳感器、右側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器、右側(cè)導(dǎo)向面后遠(yuǎn)隙位移傳感器、右側(cè)導(dǎo)向扭轉(zhuǎn)位移傳感器固定安裝在“凹”型測量架的右側(cè)導(dǎo)向面測量架上，右側(cè)導(dǎo)向面前遠(yuǎn)隙位移傳感器、右側(cè)導(dǎo)向面前近隙位移傳感器、右側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器和右側(cè)導(dǎo)向面后遠(yuǎn)隙位移傳感器在水平方向安裝齊平，右側(cè)導(dǎo)向扭轉(zhuǎn)位移傳感器和右側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器在豎直方向安裝齊平。
3、所述的左、右側(cè)滑行面測量架各布置4個位移傳感器，具體如下左側(cè)滑行面前遠(yuǎn)隙位移傳感器、左側(cè)滑行面前近隙位移傳感器、左側(cè)滑行面后近隙位移傳感器和左側(cè)滑行面后遠(yuǎn)隙位移傳感器固定安裝在“凹”型測量架的左側(cè)滑行面測量架，在水平方向安裝齊平；右側(cè)滑行面前遠(yuǎn)隙位移傳感器、右側(cè)滑行面前近隙位移傳感器、右側(cè)滑行面后近隙位移傳感器和右側(cè)滑行面后遠(yuǎn)隙位移傳感器固定安裝在“凹”型測量架的右側(cè)滑行面測量架，在水平方向安裝齊平。
除了左側(cè)觸發(fā)傳感器和右側(cè)觸發(fā)傳感器外，其余傳感器均為高精度位移傳感器。各傳感器之間的間距可以根據(jù)規(guī)范或?qū)嶋H要求調(diào)整。
左側(cè)定子面測量架上的位移傳感器面向磁浮軌道左側(cè)定子面安裝，單個位移測量值反映軌道左側(cè)定子面到位移傳感器的距離，根據(jù)4個位移傳感器的測量值可以計算得到軌道左側(cè)定子面的坡度值、偏移量。
右側(cè)定子面測量架上的位移傳感器面向磁浮軌道右側(cè)定子面安裝，單個位移測量值反映軌道右側(cè)定子面到位移傳感器的距離，根據(jù)4個位移傳感器的測量值可以計算得到軌道右側(cè)定子面的坡度值、偏移量。
左側(cè)導(dǎo)向面測量架上的位移傳感器面向磁浮軌道左側(cè)導(dǎo)向面安裝，單個位移測量值反映軌道左側(cè)導(dǎo)向面到位移傳感器的距離，根據(jù)4個位移傳感器的測量值可以計算得到軌道左側(cè)導(dǎo)向面的坡度值、偏移量。
右側(cè)導(dǎo)向面測量架上的位移傳感器面向磁浮軌道右側(cè)導(dǎo)向面安裝，單個位移測量值反映軌道右側(cè)導(dǎo)向面到位移傳感器的距離，根據(jù)4個位移傳感器的測量值可以計算得到軌道右側(cè)導(dǎo)向面的坡度值、偏移量。
左側(cè)定子面測量架上的位移傳感器面向磁浮軌道左側(cè)定子面安裝，單個位移測量值反映軌道左側(cè)定子面到位移傳感器的距離，根據(jù)4個位移傳感器的測量值可以計算得到軌道左側(cè)定子面的坡度值、偏移量。
右側(cè)定子面測量架上的位移傳感器面向磁浮軌道右側(cè)定子面安裝，單個位移測量值反映軌道右側(cè)定子面到位移傳感器的距離，根據(jù)4個位移傳感器的測量值可以計算得到軌道右側(cè)定子面的坡度值、偏移量。
隨著車輛行駛，當(dāng)左側(cè)觸發(fā)傳感器經(jīng)過軌道功能件之間的縫隙時，其輸出端由低電平跳轉(zhuǎn)至高電平，根據(jù)這個信號觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡開始采集左側(cè)滑行面測量架、左側(cè)導(dǎo)向面測量架、左側(cè)定子面測量架上的位移傳感器的數(shù)據(jù)。當(dāng)右側(cè)觸發(fā)傳感器經(jīng)過軌道功能件之間的縫隙時，其輸出端由低電平跳轉(zhuǎn)至高電平，根據(jù)這個信號觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡開始采集右側(cè)滑行面測量架、右側(cè)導(dǎo)向面測量架、右側(cè)定子面測量架上的位移傳感器的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，本發(fā)明的傳感器布置方法可以同時采集磁懸浮軌道功能件相鄰功能件、左右雙軌共六個表面的形位誤差數(shù)據(jù)，為測量系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理提供了翔實(shí)而精確的數(shù)據(jù)，是磁浮軌道功能件運(yùn)行維護(hù)的堅實(shí)基礎(chǔ)。本發(fā)明簡單實(shí)用、效率高，應(yīng)用觸發(fā)傳感器來同步測量數(shù)據(jù)的采集以及定位軌道功能件，避免在不必要測量之處收集大量無用的數(shù)據(jù)，既有效利用了測量系統(tǒng)CPU、存儲器等資源，又避免了濾波器從海量數(shù)據(jù)中過濾得到少量有效數(shù)據(jù)的復(fù)雜運(yùn)算，該觸發(fā)傳感器相當(dāng)于實(shí)施了一次初級濾波。


圖1本發(fā)明測量架結(jié)構(gòu)示意2本發(fā)明左側(cè)定子面?zhèn)鞲衅鞑贾檬疽?本發(fā)明左側(cè)導(dǎo)向面?zhèn)鞲衅鞑贾檬疽?本發(fā)明左側(cè)滑行面?zhèn)鞲衅鞑贾檬疽?本發(fā)明左側(cè)滑行面扭轉(zhuǎn)傳感器布置示意6本發(fā)明左側(cè)觸發(fā)傳感器布置示意7本發(fā)明右側(cè)定子面?zhèn)鞲衅鞑贾檬疽?本發(fā)明右側(cè)導(dǎo)向面?zhèn)鞲衅鞑贾檬疽?本發(fā)明右側(cè)滑行面?zhèn)鞲衅鞑贾檬疽?0本發(fā)明右側(cè)滑行面扭轉(zhuǎn)傳感器布置示意11本發(fā)明右側(cè)觸發(fā)傳感器布置示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施如圖1-11所示，左側(cè)定子面前遠(yuǎn)隙位移傳感器1、左側(cè)定子面前近隙位移傳感器2、左側(cè)定子面后近隙位移傳感器3和左側(cè)定子面后遠(yuǎn)隙位移傳感器4固定在“凹”型測量架47的左側(cè)定子面測量架29上，在水平方向安裝齊平，左側(cè)觸發(fā)傳感器14也固定在“凹”型測量架47的左側(cè)定子面測量架29上；左側(cè)導(dǎo)向面前遠(yuǎn)隙位移傳感器5、左側(cè)導(dǎo)向面前近隙位移傳感器6、左側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器7、左側(cè)導(dǎo)向面后遠(yuǎn)隙位移傳感器8、左側(cè)導(dǎo)向扭轉(zhuǎn)位移傳感器13固定安裝在“凹”型測量架47的左側(cè)導(dǎo)向面測量架30上，左側(cè)導(dǎo)向面前遠(yuǎn)隙位移傳感器5、左側(cè)導(dǎo)向面前近隙位移傳感器6、左側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器7和左側(cè)導(dǎo)向面后遠(yuǎn)隙位移傳感器8在水平方向安裝齊平，左側(cè)導(dǎo)向扭轉(zhuǎn)位移傳感器13與左側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器7在豎直方向安裝齊平；左側(cè)滑行面前遠(yuǎn)隙位移傳感器9、左側(cè)滑行面前近隙位移傳感器10、左側(cè)滑行面后近隙位移傳感器11和左側(cè)滑行面后遠(yuǎn)隙位移傳感器12固定安裝在“凹”型測量架47的左側(cè)滑行面測量架31，在水平方向安裝齊平；右側(cè)定子面前遠(yuǎn)隙位移傳感器23、右側(cè)定子面前近隙位移傳感器24、右側(cè)定子面后近隙位移傳感器25和右側(cè)定子面后遠(yuǎn)隙位移傳感器26固定安裝在“凹”型測量架47的右側(cè)定子面測量架33上，在水平方向安裝齊平，右側(cè)觸發(fā)傳感器也固定安裝在測量架的右側(cè)定子面測量架上；右側(cè)導(dǎo)向面前遠(yuǎn)隙位移傳感器19、右側(cè)導(dǎo)向面前近隙位移傳感器20、右側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器21、右側(cè)導(dǎo)向面后遠(yuǎn)隙位移傳感器22、右側(cè)導(dǎo)向扭轉(zhuǎn)位移傳感器27固定安裝在“凹”型測量架47的右側(cè)導(dǎo)向面測量架32上，右側(cè)導(dǎo)向面前遠(yuǎn)隙位移傳感器19、右側(cè)導(dǎo)向面前近隙位移傳感器20、右側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器21和右側(cè)導(dǎo)向面后遠(yuǎn)隙位移傳感器22在水平方向安裝齊平，右側(cè)導(dǎo)向扭轉(zhuǎn)位移傳感器27和右側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器21在豎直方向安裝齊平；右側(cè)滑行面前遠(yuǎn)隙位移傳感器15、右側(cè)滑行面前近隙位移傳感器16、右側(cè)滑行面后近隙位移傳感器17和右側(cè)滑行面后遠(yuǎn)隙位移傳感器18固定安裝在“凹”型測量架47的右側(cè)滑行面測量架48，在水平方向安裝齊平。
除了左側(cè)觸發(fā)傳感器14和右側(cè)觸發(fā)傳感器28外，其余傳感器均為高精度位移傳感器。各傳感器之間的間距可以根據(jù)規(guī)范或?qū)嶋H要求調(diào)整。
所有傳感器均固定安裝在“凹”型測量架47上，“凹”型測量架47可以是衍架結(jié)構(gòu)或板殼結(jié)構(gòu)，“凹”型測量架47通過帶減振元件的螺栓孔44、45、46與測量車輛的車架固聯(lián)，隨著車輛的行駛，檢測系統(tǒng)可全程檢測軌道，根據(jù)各傳感器的數(shù)據(jù)計算得到磁懸浮軌道功能件的偏移量、坡度值、表面扭轉(zhuǎn)量、鉗距和軌距。
權(quán)利要求
1.一種磁懸浮軌道自動檢測傳感器布置方法，其特征在于，將26個位移傳感器和2個觸發(fā)傳感器固定安裝在“凹”型測量架上，“凹”型測量架左右對稱，每邊有三個面，分別為滑行面測量架、導(dǎo)向面測量架和定子面測量架，左、右側(cè)滑行面測量架各布置4個位移傳感器，左、右側(cè)定子面測量架各布置4個位移傳感器和1個觸發(fā)傳感器，左、右側(cè)導(dǎo)向面測量架各布置5個位移傳感器，“凹”型測量架通過帶減振元件的螺栓孔與測量車輛的車架固聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮軌道自動檢測傳感器布置方法，其特征是，所述左、右側(cè)定子面測量架各布置4個位移傳感器和1個觸發(fā)傳感器，具體如下左側(cè)定子面前遠(yuǎn)隙位移傳感器(1)、左側(cè)定子面前近隙位移傳感器(2)、左側(cè)定子面后近隙位移傳感器(3)和左側(cè)定子面后遠(yuǎn)隙位移傳感器(4)固定在“凹”型測量架(47)的左側(cè)定子面測量架(29)上，在水平方向安裝齊平，左側(cè)觸發(fā)傳感器(14)也固定在“凹”型測量架(47)的左側(cè)定子面測量架(29)上；右側(cè)定子面前遠(yuǎn)隙位移傳感器(23)、右側(cè)定子面前近隙位移傳感器(24)、右側(cè)定子面后近隙位移傳感器(25)和右側(cè)定子面后遠(yuǎn)隙位移傳感器(26)固定安裝在“凹”型測量架(47)的右側(cè)定子面測量架(33)上，在水平方向安裝齊平，右側(cè)觸發(fā)傳感器(28)固定安裝在“凹”型測量架(47)右側(cè)定子面測量架(33)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮軌道自動檢測傳感器布置方法，其特征是，所述左、右側(cè)導(dǎo)向面測量架各布置5個位移傳感器，具體如下左側(cè)導(dǎo)向面前遠(yuǎn)隙位移傳感器(5)、左側(cè)導(dǎo)向面前近隙位移傳感器(6)、左側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器(7)、左側(cè)導(dǎo)向面后遠(yuǎn)隙位移傳感器(8)、左側(cè)導(dǎo)向扭轉(zhuǎn)位移傳感器(13)固定安裝在“凹”型測量架(47)的左側(cè)導(dǎo)向面測量架(30)上，左側(cè)導(dǎo)向面前遠(yuǎn)隙位移傳感器(5)、左側(cè)導(dǎo)向面前近隙位移傳感器(6)、左側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器(7)和左側(cè)導(dǎo)向面后遠(yuǎn)隙位移傳感器(8)在水平方向安裝齊平，左側(cè)導(dǎo)向扭轉(zhuǎn)位移傳感器(13)與左側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器(7)在豎直方向安裝齊平；右側(cè)導(dǎo)向面前遠(yuǎn)隙位移傳感器(19)、右側(cè)導(dǎo)向面前近隙位移傳感器(20)、右側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器(21)、右側(cè)導(dǎo)向面后遠(yuǎn)隙位移傳感器(22)、右側(cè)導(dǎo)向扭轉(zhuǎn)位移傳感器(27)固定安裝在“凹”型測量架(47)的右側(cè)導(dǎo)向面測量架(32)上，右側(cè)導(dǎo)向面前遠(yuǎn)隙位移傳感器(19)、右側(cè)導(dǎo)向面前近隙位移傳感器(20)、右側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器(21)和右側(cè)導(dǎo)向面后遠(yuǎn)隙位移傳感器(22)在水平方向安裝齊平，右側(cè)導(dǎo)向扭轉(zhuǎn)位移傳感器(27)和右側(cè)導(dǎo)向面后近隙位移傳感器(21)在豎直方向安裝齊平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮軌道自動檢測傳感器布置方法，其特征是，所述左、右側(cè)滑行面測量架各布置4個位移傳感器，具體如下左側(cè)滑行面前遠(yuǎn)隙位移傳感器(9)、左側(cè)滑行面前近隙位移傳感器(10)、左側(cè)滑行面后近隙位移傳感器(11)和左側(cè)滑行面后遠(yuǎn)隙位移傳感器(12)固定安裝在“凹”型測量架(47)的左側(cè)滑行面測量架(31)，在水平方向安裝齊平；右側(cè)滑行面前遠(yuǎn)隙位移傳感器(15)、右側(cè)滑行面前近隙位移傳感器(16)、右側(cè)滑行面后近隙位移傳感器(17)和右側(cè)滑行面后遠(yuǎn)隙位移傳感器(18)固定安裝在“凹”型測量架(47)的右側(cè)滑行面測量架(48)，在水平方向安裝齊平。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2或者3或者4所述的磁懸浮軌道自動檢測傳感器布置方法，其特征是，“凹”型測量架(47)是衍架結(jié)構(gòu)或板殼結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或者2或者3或者4所述的磁懸浮軌道自動檢測傳感器布置方法，其特征是，除了左側(cè)觸發(fā)傳感器(14)和右側(cè)觸發(fā)傳感器(28)外，其余傳感器均為高精度位移傳感器，是激光CCD位移傳感器，或者渦流傳感器，或者超聲波傳感器。
全文摘要
一種磁懸浮軌道動態(tài)檢測技術(shù)領(lǐng)域的磁懸浮軌道狀態(tài)檢測的傳感器布置方法，包括26個位移傳感器、2個觸發(fā)傳感器和一個“凹”型測量架。該方法將位移傳感器和觸發(fā)傳感器固定安裝在“凹”型測量架上，測量架左右對稱，左、右側(cè)滑行面測量架各布置4個位移傳感器，左、右側(cè)定子面測量架各布置4個位移傳感器和1個觸發(fā)傳感器，左、右側(cè)導(dǎo)向面測量架各布置5個位移傳感器。測量架通過帶減振元件的螺栓孔與測量車輛的車架固聯(lián)。這樣，隨著車輛的行駛，車載檢測系統(tǒng)可全程檢測軌道，根據(jù)各傳感器的數(shù)據(jù)計算得到磁懸浮軌道功能件的偏移量、坡度值、表面扭轉(zhuǎn)量、鉗距和軌距。本發(fā)明針對磁懸浮軌道結(jié)構(gòu)而設(shè)計，具有簡單實(shí)用、精度高、效率高的特點(diǎn)。
文檔編號B61K9/08GK1603188SQ20041006803
公開日2005年4月6日 申請日期2004年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月11日
發(fā)明者陳俐, 張建武 申請人:上海交通大學(xué)